BAB II LANDASAN TEORI

4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Arsitektur Jaringan GSM Sebuah jaringan GSM dibangun dari beberapa komponen fungsional yang memiliki fungsi dan interface masing-masing yang spesifik. MS BTS BSC TC MSC EIR AUC HLR VLR Gambar 2.1 Arsitektur Jaringan GSM Keterangan: BTS (Base Transceiver Station) BSC (Base station Controller) BSS (Base Station Subsystem) MSC (Mobile Switcing Center) EIR (Equipment Identity Register) AUC (Authentication Center) HLR (Home Location Register) VLR (Visited Location Register) 4

5 Secara umum jaringan GSM dapat dibagi menjadi tiga subsystem yaitu: 2.1.1 Mobile Station Mobile Station merupakan pemakai atau user yang menggunakan sistem GSM secara langsung. Mobile Station melakukan interkoneksi ke arah BSS melalui media radio interface (Air Interface). 2.1.2 BSS (Base Station Subsystem) Merupakan suatu subsystem dari jaringan GSM yang berfungsi untuk menghubungkan pengguna mobile dengan NSS malalui radio interface BSS mengatur cellular radio interface dan link transmisi antara elemen-elemen dalam BSS. BSS terdiri dari beberapa elemen yang membentuk suatu jaringan yang dapat diilustrasikan sebagai berikut NSS MS BTS BSC TC NMS MSC O&M Gambar 2.2 BSS (Base Station Subsystem) BSS terdiri dari tiga perangkat penting, yaitu : a. BTS (Base Transceiver Station) Merupakan komponen BSS yang bertanggung jawab terhadap transmisi radio dari MS ke BSC dan sebaliknya. BTS berinteraksi dengan MS melalui air interface. BTS dimonitor oleh BSC. b. BSC (Base Station controller) BSC merupakan interface antara BTS dengan MSC dan OMC. BSC juga mengendalikan beberapa BTS serta mengatur trafik yang datang dan pergi dari BSC menuju MSC atau BTS. BSC memanajemen pemberian frekuensi untuk setiap BTS dan mengatur handover ketika mobile station melewati batas antar sel. c. TC (Transcoder) 5

6 Transcoder berfungsi untuk mengkompres data atau suara keluaran dari MSC (64 Kbps) menjadi 16 Kbps ke arah BSC dan sebaliknya untuk effisiensi kanal transmisi. 2.1.3 NSS (Network Switching System) NSS berfungsi sebagai switching pada jaringan GSM, memanajemen jaringan, sebagai interface antara jaringan GSM dengan jaringan lainnya. Komponen NSS pada jaringan GSM terdiri dari : a. MSC (Mobile Switching Center) MSC melaksanakan seluruh fungsi switching yang diperlukan oleh MS yang berada di dalam daerah cakupannya. MSC merupakan otak dari sistem celullar yang diinterkoneksikan ke jaringan telekomunikasi lain, fungsi utama dari MSC adalah: 1) Routing panggilan dari atau ke MS 2) Sebagai gateway bagi pelanggan untuk berkomunikasi dengan pelanggan pada jaringan lain (misalnya PSTN) 3) Menangani fungsi-fungsi keamanan bersama AUC (Authentication Center) b. EIR (Equipment Identity Register) Merupakan data base terpusat yang berfungsi untuk validasi Internasional Mobile Equipment Identity (IMEI). EIR dapat diimplementasikan secara menyatu atau terpisah dengan HLR. c. AuC (Authentication Center) Berisi database yang bersifat rahasia yang disimpan dalam bentuk format kode untuk pengamanan dan pengontrolan penggunaan sistem seluler yang sah dan mencegah pelanggan yang melakukan kecurangan.. d. HLR (Home Location Register) HLR merupakan database yang berisi data pelanggan yang tetap suatu wilayah cakupan. Data-data tersebut antara lain, layanan pelanggan, service tambahan dan informasi mengenai lokasi pelanggan yang paling akhir. Fungsi utama HLR: 1). Sebagai master database bagi MS 6

7 2). Memberikan informasi routing MS 3). Memberikan data pelanggan yang dibutuhkan oleh VLR e. VLR (Visitor Location Register ) VLR biasanya menyatu secara fisik dengan MSC. VLR merupakan database yang menyimpan semua informasi yang berkaitan dengan seorang pelanggan yang sedang melakukan mobile (roaming) dari area cakupan lain. 2.1.4 OMS (Operation and Maintenance System) Bagian ini memungkinkan network provider untuk membentuk dan memelihara jaringan dari lokasi sentral. OMS terdiri dari a. OMC (Operation and Maintenance Center) OMC sebagai pusat pengontrolan operasi dan pemeliharaan jaringan. Fungsi utamanya mengawasi alarm perangkat dan perbaikan terhadap kesalahan operasi. b. NMC (Network Management Centre) NMC berfungsi untuk pengontrolan operasi dan pemeliharaan jaringan yang lebih besar dari OMC. 2.2 Definisi Trafik Secara sederhana, trafik didefinisikan sebagai pemakaian. Sehingga trafik telepon dapat didefinisikan sebagai pemakaian saluran telepon yang diukur dengan satuan waktu. Terdapat 2 besaran dasar dalam perhitungan trafik yaitu intensitas trafik dan volume trafik 2.2.1 Volume Trafik Terdapat beberapa pengertian untuk mendefinisikan volume trafik, diantaranya: a. Volume trafik merupakan jumlah waktu dari masing-masing pendudukan pada seluruh saluran. n V = tv (2.1) v= 1 7

8 Keterangan: V : Volume trafik (detik/menit/jam). tv : Lamanya waktu pendudukan panggilan ke v. v : Panggilan ke 1, 2, 3,... n. b. Volume trafik merupakan perkalian antara jumlah panggilan dengan rata-rata waktu pendudukan (mean holding time). V=n.h (2.2) Keterangan: V : Volume trafik n : Jumlah panggilan yang datang h :Rata-rata waktu pendudukan (mean holding time) 2.2.2 Intensitas Trafik a. Intensitas trafik merupakan perkalian antara rata-rata jumlah datangnya panggilan dengan rata-rata waktu pendudukan (mean holding time) A =a.h (2.3) Keterangan: A : Intensitas trafik a : Jumlah panggilan yang datang (panggilan/jam) h : Waktu pendudukan rata-rata (jam/panggilan) b. Intensitas trafik merupakan volume trafik per satuan waktu 8

9 V A = (2.4) t Keterangan: A : Intensitas trafik V : Volume trafik t : Periode pengamatan 2.3 Jenis-jenis Trafik Jenis-jenis trafik dapat digambarkan sebagai berikut: A G Y R Gambar 2.3 Jenis-jenis Trafik Ada 3 jenis trafik, yaitu: 2.3.1 Offered Trafik (A): merupakan trafik yang ditawarkan atau yang akan menggunaan jaringan 2.3.2 Carried Load (Y) = A-R: merupakan trafik yang dilayani atau yang mendapatan saluran 2.3.3 Reminded Trafik (R) = A.B: merupakan trafik yang hilang atau tidak mendapatkan jaringan, dimana B merupakan Probabilitas Bloking (GOS) 2.4 Grade of Service 9

10 Dalam sistem telepon, apabila channel yang menangani panggilan terbatas, maka setiap panggilan yang datang berikutnya akan ditolak (diblok). Untuk mengatasi hal tersebut, maka jumlah channel harus ditambahkan untuk menurunkan probabilitas bloking. Probabilitas bloking merupakan probabilitas dari suatu panggilan yang terbloking karena jumlah channel yang tersedia terbatas. Probabilitas bloking dapat dievaluasi dengan menggunakan perhitungan matematika. Umumnya, besar trafik bervariasi dari satu waktu ke waktu lainnya. Sehingga terdapat periode-periode tertentu yang menghasilkan besar trafik tertinggi. Periode dimana nilai trafik memuncak biasa disebut dengan jam sibuk. Probabilitas bloking merupakan istilah lain dari Grade of Service yang digunakan untuk mengevaluasi trafik yang ditawarkan selama jam sibuk. 2.5 Distribusi Probabilitas Di dalam perhitungan trafik, terdapat berbagai macam distribusi probabilitas yang dilengkapi dengan tabel dan grafik untuk mempermudah dalam proses perhitungan. Dalam perhitungan trafik wireless, distribusi probabilitas yang digunakan ada tiga. Masing-masing distribusi probabilitas digunakan untuk asumsi kondisi yang berbeda. Distribusi probabilitas yang dimaksud beserta asumsi kondisi dalam penggunaannya ditampilkan dalam tabel di bawah ini: Tabel 2.1 Distribusi Probabilitas dan Asumsi Kondisinya Distribusi Probabilitas Distribusi Probabilitas Erlang B Distribusi Probabilitas Erlang C Distribusi Probabilitas Poisson Asumsi Kondisi Panggilan yang diblok tidak akan diproses Panggilan yang diblok akan diantrikan dalam jangka waktu yang tidak tentu Panggilan yang datang tidak pernah diblok Untuk melakukan analisis perhitungan trafik wireless, penulis menggunakan distribusi Erlang B 10

11 2.5.1 Tampilan Tabel Erlang B Gambar 2.4 Tampilan Tabel Erlang B Gambar 2.4 menunjukan tampilan tabel Erlang B. Baris paling atas menunjukan probablilitas bloking. Kolom paling kiri menunjukan jumlah channel, pertemuan antara probablilitas bloking dan jumlah channel menunjukan besar trafik. 2.5.2 Tampilan Grafik Erlang B 5% 2% 1% Gambar 2.5 Tampilan Grafik Erlang B 11

12 Selain divisualisasikan dengan tabel, distribusi probabilitas Erlang B juga dapat ditampilkan dengan menggunakan grafik seperti yang terlihat pada Gambar 2.5 sumbu x menunjukan jumlah channel, sumbu y menunjukan trafik yang ditawarkan, sedangkan garis-garis yang ada di dalamnya menunjukan probabilitas bloking. Berdasarkan grafik tersebut, terlihat bahwa pada channel yang sama, semakin besar probabilitas bloking, trafik yang ditawarkan semakin besar. Pada offered load yang sama, semakin kecil probabilitas bloking, jumlah channel semakin besar. Dan pada probabilitas bloking yang sama, semakin besar offered load, jumlah channel semakin besar 2.5.3 Distribusi Probabilitas Erlang B Distribusi probabilitas Erlang B didapatkan dari keadaan a. Sumber panggilan yang datang tak terhingga b. Rate rata-rata datangnya panggilan konstan c. Kedatangan panggilan acak d. Jumlah saluran (channel) yang menangani panggilan terbatas, sehingga panggilan yang datang pada saat semua channel diduduki akan ditolak e. Setiap channel yang bebas selalu dapat diduduki oleh panggilan yang datang (berkas sempurna) Keadaan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut: berkas masuk berkas keluar G V1= V2=n Gambar 2.6 Asumsi Kondisi Probabilitas Erlang B 12

13 2.5.4 Diagram Transisi Kondisi Distribusi Erlang B Nilai-nilai pada tabel Erlang B diturunkan dengan menggunakan diagram transisi kondisi dan persamaan kesetimbangan sebagai berikut: a a a a P(0) P(1) P(2)... P(n) σ 2σ 3σ nσ Gambar 2.7 Diagram Transisi Kondisi Probabilitas Erlang B a : koefisien kelahiran nσ : koefisien kematian Persamaan Kesetimbangan dari Diagram Transisi Kondisi di atas ap ( 0) = P(1) nσ ap ( n 1) = P( n) nσ 1 a P( n 1) = np( n) σ AP ( n 1) = np( n) A P ( n) = P( n 1) n... dengan 1 a = σ A P(n) = n A n! P(0) P(n) jika N 0 =1 maka P( 0) + P(1) + P(2) +... + P( N) = 1 13

14 sehingga P(0) 1 + A + 2 A 2! P 0) = 1+ A + ( 3 3 N A A + +... + = 1 3! N! 1 2 N A A A + +... + 2! 3! N! n A P(n) = n! 2 3 N A A A 1+ A + + +... + 2! 3! N! (2.5) n = 0, 1, 2, N P(n) merupakan probabilitas semua saluran di berkas keluaran sibuk (selama waktu tersebut panggilan yang datang akan ditolak). Persamaan tersebut dapat disederhanakan menjadi N A B( N, A) = N! N i A i= 0 i! (2.6) Persamaan tersebut dapat digunakan untuk menentukan jumlah channel yang diperlukan dari total trafik yang dibutuhkan berdasarkan kondisi GOS tertentu. Penentuan jumlah channel/besar trafik dapat dilakukan dengan melihat tabel/grafik Erlang. 14

15 2.6 Strutur Kanal GSM Gambar 2.8 Strutur Kanal GSM 900 MHz dan DCS 1800 MHz 15

16 Secara keseluruhan, strutur kanal GSM 900 MHz dan DCS 1800 MHz dibagi menjadi 2, yaitu: 2.6.1 Kanal Fisik Kanal ini berhubungan dengan kanal frekuensi radio dan time slot 2.6.2 Kanal Logika Kanal Logika membawa informasi pelanggan (bit informasi suara/data) dan kontrol data pensinyalan (signaling pada MS atau BTS) Kanal Logika terdiri atas: a. Kanal Trafik (TCH/ Traffik Channel) Kanal Trafik dapat membawa suara/data untuk layanan komunikasi. Kanal Trafik dibagi menjadi dua jenis, yaitu full rate channel dengan bit rate 13 Kbps dan half rate channel dengan bit rate 6,5 Kbps b.cch (Control Channel) Control Channel terdiri dari 3 tipe: 1) BCH (Broadcast Channel) Kanal ini digunakan oleh BTS untuk mengirimkan berbagai macam informasi kepada MS (arahnya downlink) Jenis-jenis Kanal BCH a). FCCH (Frequency Correction Channel) Menyediakan informasi untuk sinkronisani carrier b). SCH (Synchroniation Channel) Untuk mengirim pesan sinkronisasi frame seperti nomor frame dan identifikasi BTS c). BCCH (Broadcast Control Channel) Digunakan untuk membawa informasi umum mengenai sel BTS yang aktif dan sel tetangganya 16

17 2). CCCH (Common Control Channel) Jenis-jenis Kanal CCCH a). PCH (Paging Channel) Digunakan untuk memanggil suatu MS tertentu yang berada di cakupan BTS (arahnya downlink) b). AGCH (Access Grant Channel) Digunakan oleh BTs untuk mengalokasikan kanal SDCCH untuk pembentukan panggilan dan TCh untuk membawa informasi pembicaraan atau data kepada MS (arahnya downlink) c).rach (Random Access Channel) Digunakan MS pada arah uplink untuk mengirim sebuah permintaan alokasi SDCCH baik dalam menerima panggilan maupun membuat panggilan semua MS dalam sebuah sel. d). CBCH (Cell Broadcast Channel) Channel yang digunakan untuk mentransmisikan message yang dibroadcast ke semua MS dalam sebuah sel. 3). DCCH (Dedicated Control Channel) Digunakan untuk control dan pensinyalan setelah panggilan berlangsung. Channel ini digunakan oleh BTS dan MS baik pada arah uplink maupun downlink. DCCH terdiri dari: a) SACCH (Stand Alone Dedicated Control Channel) Digunakan untuk keperluan call setup, autentifikasi dan location update b). ACCH (Associated Control Channel) ACCH terdiri dari 2 tipe yaitu FACCH (Fast Associated Control Channel) dan SACCH (Slow Associated Contol Channel) 17